1、電力系統繼電保護習題解答第46章第- 55 -頁第 4 章輸電線路的差動保護和高頻保護思考題與習題的解答4-1 分別畫出縱差保護在被保護線路外部、內部發生短路故障時的電流分布，并說明工作原理答：圖 4-1（a）和（ b）分別為縱差保護內部故障和外部故障時的電流分布。圖 4-1 縱差保護原理接線圖（a）外部故障時； （b）內部故障時從圖 4-1（a）中可見在正常運行或外部故障時，在理想條件下，差動繼電器kd 中流過大小相等、方向相反的兩個電流互相抵消，即221(）0riiiiiitaiiiiik所以繼電器kd 不動作。當發生內部故障時，見圖7-1（b）所示流入繼電器電流為：221()kriiii

2、itataiiiiiikk當.rop rii（繼電器動作電流） ，故繼電器動作，將故障線路兩端斷路器跳開。4-2 縱聯差動保護與階段式電流保護的差別是什么？說明縱聯差動保護的優點？答：縱聯差動保護與階段式電流保護的差別是差動保護的速動性好，沒有死區。不需要考慮與相鄰元件的配合問題。優點是可以全線快速切除故障。4-3 縱差保護中不平衡電流是由于什么原因產生的，不平衡電流暫態過程中有哪些特性，它對保護裝置有什么影響？答：不平衡電流是由縱差保護線路兩端互感器的勵磁特性不完全相同，在短路故障時通過很大一次電流使兩個電流互感器的鐵芯飽和程度不同，造成ta 二次電流差別較大，產生不平衡電力系統繼電保護習題

3、解答第46章第- 56 -頁電流。不平衡電流在暫態起始段和結束段都不大，最大不平衡電流發生在暫態過程中段。因縱差保護要躲過不平衡電流，不平衡電流過大將使保護裝置靈敏系數降低。4-4 縱差保護動作電流在整定計算中應考慮哪些因素，為什么？縱差保護動作電流整定要考慮兩個因素，即躲過保護區外短路的最大不平衡電流和躲過被保護線路的最大負荷電流。這樣可提高縱差保護的靈敏系數。4-5 說明橫差方向保護的工作原理，為什么能有選擇性地切除故障線路，為什么在直流操作電源中采用閉鎖裝置？答：橫差方向保護是基于反應兩回路中電流之差的大小及方向的一種保護。如圖 4-3（a）網絡所示，當發生保護范圍內短路時，m 端保護

4、1ka 中流過電流為: 112.11()rkkoprtaiiiikn 端保護 2ka 中電流為 : 221.21()rkkoprtaiiiik所以繼電器1qf 和 2qf 跳閘。如圖 4-3（b）網絡所示，當正常運行或發生保護區外k 點短路時，線路wl1和 wl2流過相同的電流，1ka和2ka中通過最大不平衡電流，所以保護裝置不會誤動作。差動電流繼電器中在不同線路內部故障時通過電流方向不同，因此可用功率方向元件來選擇故障線路。當保護斷開一回線后，平行線路只剩下一回線路運行，橫差保護要誤動作，應立即退出工作，因此，各端保護的正電源由本端的兩斷路器的常開輔助觸點進行閉鎖，即當一臺斷路器跳閘后，保護

5、就自動退出運行。圖 4-3 題 4-5 縱差保護原理說明(a) 保護區內故障；(b) 保護區外故障4- 6 什么是相繼動作？為什么會出現相繼動作？相繼動作對電力系統有何影響？線路故障，由線路兩段保護先后動作，切除故障，稱為相繼動作。相繼動作是由于發生故障一端的啟動元件不能動作而引起的。相繼動作為無選擇性動作，導致保護動作切除故障時間延電力系統繼電保護習題解答第46章第- 57 -頁長一倍。4-7 說明電流平衡保護的工作原理及適用場合？答：平行線路的電流平衡保護是橫差保護的另一種形式，是基于比較平行線路的兩回線中電流絕對值大小而工作的。正常運行或外部短路時，平行線兩回線中電流相等保護不動作，在平

6、行線路內部故障時，故障線路流過電流大于非故障線路中流過的短路電流，保護根據這一點正確選擇出故障線路，并將其切除。電流平衡保護是用比較雙回線路的電流來判別故障的，所以當某一回線停止運行時保護就不能正常工作了，必須退出運行。這樣它與橫差保護一樣也采用直流操作電源閉鎖。在單側電源雙回線路上，平衡電流保護只能裝設在電源側，而不能裝設在受電側，因為在任一回線短路時，流過受電側兩個繼電器工作繞組和制動繞中電流大小相等，保護不動作。在這種情況下，受電側可裝設橫差方向保護。4-8 解釋橫差方向保護的相繼動作區和死區的含義。如圖 4-2 所示單側電源、雙回路橫差保護，當在線路wl1 上 n 端附近ml區域內 k

7、 點發生短路時，流過wl1 短路電流1ki與流過 wl2 短路電流2ki近似相等。故m 端保護差動回路中流入電流繼電器1ka 電流1121()0rkktaiiik，所以 1ka 不動作， 流入電流繼電器2ka 電流22.22kroprtaiiik，故 2ka 動作，斷路器3qf 跳閘，當 3qf 跳閘后，故障仍然存在，短路電流重 新 分 配 ，20ki， 故 障 點 全 部 短 路 電 流 通 過 保 護1， 于 是m端 電 流 繼 電 器 中 電 流11.1kroprtaiiik，故 1ka 動作， 1qf 跳閘。這樣k 點故障分別由n 端、 m 端保護先后動作使n 端斷路器先跳閘， m 端

8、斷路器后跳閘切除故障線路稱為相繼動作。使 n 端變電所一段區域ml內故障時，首先n 端保護先動作，繼之m 端保護再動作的這段區域ml稱為 m 端的相繼動作區。反應相間短路橫差保護的功率方向元件采用90接線，當保護安裝處附近發生三相短路時，母線殘壓接近于零，則加于功率方向繼電器功率小于其動作功率時，功率方向繼電器不動作。功率方向繼電器靠近母線一段不動作的區域稱為死區。保護的死區位于本保護的相繼動作區內，通常要求死區的長度不超過全線路長度的10%。電力系統繼電保護習題解答第46章第- 58 -頁圖 42題 45 橫差方向保護相繼動作區4-9 如圖 4-4 所示 66kv 電網，兩側電源平行線路，在

9、a 側裝設電流平衡保護。已知雙回線路運行時最大負荷電流為350a，線路裝有管形避雷器，線路正序電抗10.4xkm，ta電流變比為400/5，tv 電壓變比為66/0.1kv ，試確定a 側保護動作電流和相繼動作區。已知系統最大、最小運行方式兩側電源的等值電抗分別為：.min.max3,5,aaxx.min.max20,30bbxx,663abeekv圖 44 題 49 網絡圖1、計算啟動元件的動作電流.max350/21.250.10.510.942oprelerstlikkk ia2、確定相繼動作區先計算在不同運行方式下，線路始端、中點、末端三相短路時，流經雙回線的次暫態短路電流。見圖4-5

10、 中短路等值電路，計算結果列于表41。電力系統繼電保護習題解答第46章第- 59 -頁圖 45 題 4-9 中等值電路（a）最大運行方式下時；(b)最小運行方式下時表 41 次暫態短路電流二次值的計算值短路點分支電流號短路電流值 (a) 最大運行方式下最小運行方式下a 1 2,3 159 9.9 95.3 7 k 4 5 6 33.1 61.6 14.25 24 46.6 11.3 b 6,7 8 34 23.8 26.5 15.9 在被保護線路末端三相短路時，保護按裝處母線上的剩余電壓為最大運行方式下：33480200.457.1660remuv最小運行方式下：326.580200.444.

11、5660remuv根據上述計算所得的剩余電壓值，在平衡繼電器的典型制動曲線上，用插入近似法畫出實際制動曲線如圖46 所示，從圖中可求得相繼動作區為：.1.920 25%5x oplkmkm滿足要求電力系統繼電保護習題解答第46章第- 60 -頁圖 4-6 求相繼動作區的圖解法4-10 平行線路電流平衡保護是否也存相繼動作區？為什么？4-11 試述高頻保護的基本工作原理，高頻保護能否單端運行，為什么？答：高頻保護與線路縱差保護原理相似，它是將線路兩端的電流相位或功率方向轉變為高頻信號，然后利用輸電線路本身構成高頻電流通道將此信號傳送到對端，在線路兩端保護裝置中進行電流相位或功率方向比較。高頻保護

12、不反應保護范圍外故障，在參數選擇上不需要與下一級線路配合，因此，可以達到無時限地有選擇性地切除內部短路故障。由以上分析說明高頻保護不能單端運行。4-12 常用高頻保護有幾種？答：常用高頻保護有高頻方向保護，是根據比較被保護線路兩端功率方向的原理構成的；有距離高頻保護，是由距離保護和高頻收發信機結合構成的，屬于比較式高頻保護；還有電流相差保護；是根據比較被保護線路兩端相位原理構成的保護。4-13 高頻信號的頻率為何取50300khz？頻率過高和過低有何影響？答： 電力線載波通道是利用被保護輸電線作為高頻信號的傳輸通道，它的載波頻率范圍50300khz， 當頻率小于50khz 時，受供電電壓干擾大

13、，而各加工設備的構成困難，當頻率高于300khz時，高頻能量衰減大大增加。4-14 何謂閉鎖信號，允許信號和跳閘信號？答：閉鎖信號是禁止保護跳閘的信號。當線路發生內部故障時，兩端不發生閉鎖信號，通道中無閉鎖信號，保護作用于跳閘，因此，無閉鎖信號是保護跳閘的必要條件。允許信號是允許保護動作于跳閘的信號。有允許信號是保護跳閘的必要條件。跳閘信號是線路對端發來的直接使保護動作于跳閘的高頻信號。只有收到跳閘信號，不管本端保護是否動作，保護必須啟動并動作于跳閘，因此，跳閘信號是保護跳閘的充分條件。4-15 試述高頻通道中各構成元件的作用及工作原理答：高頻通道中主要加工設備有高頻阻波器、耦合電容、連接濾波

14、器、高頻電纜、保護間隙、接地刀閘、高頻收（發）信機。高頻阻波器的作用是防止本線路高頻信號電流傳遞到外線路，用電感繞組和電容組成并聯諧振電路構成。耦合電容是一高壓小容量電容器，它的作用是對工頻電流呈現較大阻抗，阻止工頻電壓侵入高頻發信機。對高頻電流呈現小阻抗，高頻電流可順利通過。連接濾波器，有一個可調空心變壓器、電容器和高頻電纜組成。保護間隙是高頻通道的輔助設備，作過電壓保護用。高頻收信機用于接收高頻信號，高頻發信機用于發送高頻信號。4-16 相差高頻保護和高頻閉鎖方向保護為何采用兩個靈敏系數不同的啟動元件？答：高頻閉鎖方向保護采用兩個靈敏系數不同的啟動元件，1ka 靈敏系數高，用于啟動發信；

15、2ka 靈敏系數低，用于啟動跳閘回路。是為防止外部故障時，這故障點的保護端保護感受到情況與內部故障一樣，此時主要靠近故障點端保護發出高頻信號將遠故障點端保護閉鎖，防止其誤動作。相差高頻保護啟動元件由負序電流元件kan 和相電流元件kap 組成。負序電流元件有高整定值和低整定值，低整定值元件靈敏系數高用于啟動發信；負序高定值元件靈敏系數低，用于啟動比相回路。相電流元件與負序高定值元件、記憶元件一起構成對稱短路故障的啟動元件。4-17 什么叫遠方啟動，它有何作用？電力系統繼電保護習題解答第46章第- 61 -頁答：遠方啟動的高頻閉鎖方向保護框圖如圖4-7 所示， 除保護的電流元件ka 啟動外， 收

16、信機收到對端的高頻信號后，經延時元件3kt 或門 1，禁止門 2 也可啟動發信，這種啟動方式稱為遠方啟動。當外部故障時，近故障點端保護啟動元件不啟動，而對端保護的啟動元件啟動，短時發信，則近故障點保護可由遠方啟動發信。圖 4-7 題 4-17 遠方啟動高頻閉鎖方向保護原理框圖4-18 什么叫高頻保護的閉鎖角，如何選擇閉鎖角？答：相差高頻保護中比相元件起著正確判斷被保護線路內外部故障的重要作用。當外部故障時，它不動作；當內部故障時，它應可靠動作。在外部故障時，由于電流互感器的角度誤差，保護裝置包括12iki濾過器和操作回路等引起的相位誤差，高頻信號電流沿輸電線傳遞過程的延時等，使得線路兩端操作電

17、流的相位并非為180；而在內部故障時，除上述誤差外，由于被保護線路兩側系統等值電源電動勢之間有相位差和短路點兩側系統阻抗角的不同，兩側短路電流并非同相位，因而線路兩端的操作電流更不能保持全同相位。相位比較元件與兩端操作電流之間的相位差角的關系稱為相位比較元件的相位特性，即rif稱為相位特性曲線，如圖8-2所示。相位比較元件的動作電流與相位特性曲線兩個交點之間的區域稱為閉鎖區域，取閉鎖區的一半稱為閉鎖角。閉鎖角的整定是根據外部短路時保護動作的選擇性確定的，因此，它包括：1電流互感器的角度誤差，一般取7；2保護裝置包括12iki濾過器和操作回路等誤差，其值可由具體裝置實驗結果確定，一般取15；3高

18、頻信號沿輸電線傳送過程的延時，折算到工頻電流的相位為6/100km；4考慮最不利的情況，取裕度角為15則閉鎖角為715156376100100ll（411）式（ 4-11 ）中l被保護線路長度，km 。從圖 4-8 中可知，以線路m端電流為基準，mi與n端電流ni之間相位角為，當ni落電力系統繼電保護習題解答第46章第- 62 -頁入閉鎖角 所規定的閉鎖區內時，相位比較元件不動作，由此可得出相位比較元件的動作條件為180。若取 =60（相當于被保護線路380km 長） ，即表示當線路兩端操作電流的相位差角小于120時，相位比較元件能正確動作。圖 4-8 題 4-18 相位比較元件的各相位特性曲

19、線4-19 在什么情況下， 相差高頻保護出現相繼動作？當線路一端跳開后，采用什么措施使對端保護迅速動作？答：根據閉鎖角公式376100l可知， 當線路長度l增加以后， 閉鎖角的整定值必然加大，而動作角180op。增加，動作角op減小。另一方面，當保護范圍內部故障時，m 端高頻信號相位差m也要隨線路長度增加而增大。1226100ml。因此，當輸電線路長度超過一定距離以后，就可能出現mop的情況， 此時 m 端保護將不能動作。但在上述情況下，n 端所收高頻信號的相位差n是隨線路的長度增加而減小的，1226100nl，因此n端的相位差必然小于op，n 端保護仍然能夠可靠動作。為了解決m 端保護在內部

20、故障時不能跳閘問題，在保護接線中采用了當n 端保護動作跳閘同時， 也使它停止自己發信機所發出的高頻信號，在 n 端停信以后， m 端的發信機只收到它自己所發的信號。由于這個信號是間斷的，因此，m 端的保護即可立即動作跳閘。保護裝置的這種工作情況即必須一端保護先動作跳閘以后，另一端保護才能再動作跳閘，稱之為“相繼動作”。影響相繼動作的因素有：故障類型，線路長度，兩側電源電動勢相角差，故障點兩側短路電力系統繼電保護習題解答第46章第- 63 -頁回路阻抗相角差，電流互感器和裝置本身的誤差，計算時所取裕度角的大小等，其中主要是故障類型、兩側電源電動勢相角差以及線路長度。4-20 相差高頻保護的操作電

21、流為何用12iki？答：相差高頻保護對操作電流的要求是：能反映所有類型的故障；線路內部故障時，兩端操作電流相位差=0或0；線路外部故障時，兩端操作電流相位差=180或180。為滿足上述要求，通常將三相電流匯合成單一電流作為操作電流，最普遍的是將正序電流和負序電流組合成復合相序電流12iki，作為操作電流。12iki由復合相序濾過器取得。在12iki中，正序電流能反應各種短路故障，2ki能反應不對稱短路。1i雖能反映各種類型短路，但是當內部故障時，兩端正序電流相位并非相同，有時相差很大，不利于保護工作，而內部故障時，兩端負荷電流基本同相，有利于保護。8-21 試分析高頻閉鎖方向保護在線路內部和外

22、部短路故障時工作情況，電路系統振蕩對高頻閉鎖方向保護的選擇性有影響否？答：高頻閉鎖方向保護是通過高頻通道間接比較被保護線路兩端的功率方向，以判斷是線路內部故障和外部故障，采用故障發信方式，并規定線路兩端功率從母線流向線路為正，由線路流向母線為負。系統故障時，如功率方向為正，則高頻發信機不發信，若功率為負，則高頻發信機發信。如圖4-9 所示電網，圖 4-9 題 8 21 網絡圖被保護線路都裝有功率方向元件，當線路bc的 k點發生故障時，對于線路ab和 cd是保護范圍外部故障，靠近故障點的一端保護2 和 5，其功率方向是由線路流向母線，故功率為負，保護不應動作，所以保護2 和 5 應發出高頻閉鎖信

23、號，通過高頻通道傳送到線路對端保護1 和 6，雖然對端保護1 和 6 功率方向是從母線流向線路，功率方向為正，但收到對端發來的高頻閉鎖信號，故這一端保護1 和 6 也不會動作。對于故障線路bc ，兩端保護3 和 4 處功率方向卻是由母線流向線路，功率方向為正，故兩端保護3 和 4 不發高頻閉鎖信號，故兩端收信機都收不到高頻閉鎖信號，保護3 和 4 動作，斷路器3qf和 4qf無延時跳閘，將故障線路切除。電力系統振蕩對高頻閉鎖方向保護的選擇性沒有影響，因為高頻閉鎖方向保護采用負序功率方向繼電器作為方向元件，負序功率方向繼電器能夠反應各種故障，因為在對稱短路時最初瞬間也會出現負序分量，所以保護無動

24、作死區，在正常情況和系統振蕩時都不會誤動作。4-22 何謂高頻距離保護，它與距離保護有何差別？答：利用距離保護的啟動元件和方向元件控制收、發信機發出高頻閉鎖信號，閉鎖兩側保護的原理構成的高頻保護稱之為高頻距離保護。它使保護無延時地切除被保護線路任一點故障。其構成原理如圖4-10 所示說明。圖中,zzz分別為、段阻抗測量元件，,tt為電力系統繼電保護習題解答第46章第- 64 -頁延時元件。當1k點短路時，,aabbbzzz zz均啟動， b側斷路器跳閘，由于bz動作， b側中間繼電器1km動作，停發b 側高頻閉鎖信號，同理a側也停發高頻閉鎖信號，a側收信機收不到高頻閉鎖信號， 2km繼電器常閉

25、觸點保持接通，az不帶延時的立即跳開a側斷路器， 實現高頻閉鎖距離保護的全線速動。圖 4-10 題 4-22 高頻閉鎖距離保護的原理說明（a）當1k點短路時； (b) 當2k點短路時；（c）原理接線圖當2k點短路時；,aabzzz動作， b 側發信機發出高頻信號，并被a 側收信機接收，a側 2km常閉觸點打開，a側保護以t延時跳 a側斷路器（若b母線右側斷路器或其保護拒動時）高頻閉鎖距離保護與距離保護的區別是前者既能在內部故障時快速切除被保護范圍內任一點故障又能在外部故障時作為下一級線路和變電站的后備保護兼有距離保護和高頻閉鎖方向保護兩種保護的優點，并能簡化整個保護線路。而距離保護存在死區，不

26、能實現全線無時限切除任一點故障，而且受各種因素影響較大。4-23 高頻閉鎖方向保護與高頻閉鎖距離保護有什么異同點？答：高頻閉鎖方向保護只能作為本線路的全線快速保護不能作為變電站和下一級線路的后備保護，而高頻閉鎖距離保護具有高頻閉鎖方向保護和距離保護兩種保護的優點，即在內部故障時能快速切除被保護范圍內任一點故障，又能在外部故障時作為下一級線路的后備保護。4-24 說明高頻閉鎖距離保護中各啟動元件的特點和應用范圍？答：高頻閉鎖距離保護中的啟動元件由距離保護本身的啟動元件兼任，在二段式距離保護中通常采用負序電流元件，負序電壓元件作為啟動元件，在三段式距離保護中，則采用第iii段距離元件作啟動元件，啟

27、動元件一般無方向性。啟動元件的作用主要在故障時啟動發信機。4-25 試述微波保護的主要優缺點答：微波保護與高頻保護的差別主要是通信方式不同，而它們的保護原理是相同的，因此，微波保護也可以分為方向微波保護，距離微波保護和相差微波保護。微波通道可以提供更多通道，它能傳送大量信息而工作可靠，缺點是微波通道傳輸距離與電力系統繼電保護習題解答第46章第- 65 -頁天線高度有關，因此，長距離傳輸信號時，需要微波中繼站、采用接力轉發方式通訊。4-26 高頻閉鎖距離保護中的距離元件，能否按距離段整定，能否采用全阻抗繼電器？答：高頻閉鎖距離保護中的距離元件作用是判斷故障方向，用以控制發信機是否發信。因此距離元

28、件必須具有方向性，并應能保護線路的全長，所以通常采用第段距離元件作為高頻閉鎖距離保護的距離元件，因此不能按距離一段整定，也不能采用全阻抗繼電器，應采用方向阻抗繼電器。通常采用一個距離繼電器，通過切換方式作為保護的第段，當高頻部分退出后，應將距離元件切換到第段，恢復距離保護第段工作。4-27 在圖 4-11 中，線路 mn 上裝設相差高頻保護，已知n 端電勢為608070,jjjnmnnmmee ezzezze，當線路長度為250km ，電流互感器與操作元件濾過器誤差分別為715和，閉鎖角為60。試問：當線路受電點k 發生三相短路時，保護能否動作？圖 4-11 題 4-27 網絡圖和相量圖（a）

29、網絡圖；（b）相量圖解：me和ne存在相角差60,mi滯后me70，ni滯后ne為80，所以ni滯后mi為70則max2507071515610715122100m 端. m a x122mn 端.max1071592n動作角：1 8 018 06 01 2 0可見 m 端不滿足動作條件，而且 n 端滿足動作條件，n 端保護跳閘同時，停止發出擊發信號，m 端收信機幾只收到它自己發出的高頻信號，這個信號是間斷的，故m 端保護立即動作跳閘。因此保護能正確動作。4-28 如圖 4-12 所示網絡圖，已知在這些網絡中所有的線路各側都有高頻方向保護，現假定在這些網絡中不同地點發生三相短路，并認為所有電源

30、的電勢均相等且同相位。試指出網絡中每一點短路時，流過各套保護的功率方向和在那些保護之間傳送高頻閉鎖信號，哪些套保護會動作于跳電力系統繼電保護習題解答第46章第- 66 -頁閘。圖 4-12 題 4-28 網絡圖答案如圖4-13 和圖 4-14 所示，其中實線箭頭表示功率方向，虛線箭頭表示閉鎖信號。兩側功率方向均由母線到線路兩側的保護動作且不收、發閉鎖信號（在圖中用在斷路器下加涂小黑圓點表示） 。圖 4-13 題 4-28 圖解 1 圖 4-14 題 4-29 圖解 1 4-29 圖 4-14 為某線路mn 的相差高頻保護的原理框圖，它由一個公用的電流起動元件1ka 啟動發信和啟動跳閘回路，該電

31、流啟動元件動作電流1opi=150a ，但由于電流互感器誤差和繼電器調整不準確， 致使其 m 側實際動作電流opmi=145a,n 側實際動作電流opni=151a ，同此時能否致保護誤動作或拒動，如果能動作，試指出具體范圍。電力系統繼電保護習題解答第46章第- 67 -頁答： m 側保護可能誤動作， 其具體情況是當n 側發生反方向短路且短路電流值在145aki151a的范圍內。圖 4-14 題 8-19 相差高頻保護原理框圖4-30 在電壓為110kv ，長度100lkm,線路阻抗10.4xkm的方向高頻閉鎖保護中，只能一組采用0接線的全阻抗繼電器作為相間短路的啟動元件，即用于起動發信機，也

32、同時用于起動跳閘 回路 。若 已知 全系 統該 阻抗 角均 相同 ，線 路最 大負 荷電 流.maxli=400a線路 最低 電壓.minlu=110kv ，可靠系數relk=1.2，自起動系數ssk=1.2，繼電器反回系數1.1rek，繼電器動作阻抗誤差為：.opop cop czzz式中.o p cz為一次側動作阻抗計算值。opz為一次側動作阻抗實際值為保證保護圍外故障時，不至于由于兩側起動元件的誤差而導致保護的無選擇性動作，試計算：1按躲開最小負荷阻抗來整定的起動元件一次動作阻抗計算值.op cz及容許的最大誤差并校驗被保護線路發生金屬性短路時保護的靈敏系數.minsk。2最大容許誤差m

33、ax0.25時，.op cz和.minsk又等于多少？解： 1. 按外部故障切除后負荷狀態下起動元件能返回的條件選擇.op cz和max及.minsk（1）.max110331001.2 1.1 1.20.4nop crelressluzkk ki（2）求max，根據誤差的定義應有.1(1)op copop czzz電力系統繼電保護習題解答第46章第- 68 -頁如果當外部短路，如圖 4-15 中 k 點，線路 n 側起動元件動作，而該側的功率方向為由線路到母線，但是m 側的起動元件動作，該側的功率方向由母線到線路，這時可發生無選擇性動作，此時 m 側起動元件的實際動作阻抗為.1op mop

34、czz圖 4-15 題 4-30 網絡圖因為系統阻抗角相同，故.r mr nlzzz此外.r mz和rnz分別為 m 側和 n 側的起動元件的測量阻抗，線路的阻抗lz為10.4 10040lzx l可見，當區外故障時，發生無選擇性動作的條件為n 側起動元件不動作，而m 側起動元件動作，從而，此時必須滿足條件.1r nop nop czzz和.1r mr nlop mzzzz反之，為了不發生無選擇性動作，則必須滿足條件.1140op cop czz由此可求出動作阻抗容許的最大誤差為.240op czmax.40400.222 100op cz（3）求.min.slk.min.1002.540op

35、 csllzkz2求當動作阻抗容許最大誤差0.25時.op cz和.min.slk.404080220.25op cz.min.80240op csllzkz電力系統繼電保護習題解答第46章第- 69 -頁4-31. 在圖4-16 中所示網絡，在線路mn上裝有相差高頻保護，已知60jnmeee，70jmmzze，90jnnzze，電流互感器和保護裝置來自角誤差分別為7和15，線路長度l=400km, 試求圖 4-16 題 4-31 網絡圖和相量圖（a）網絡圖；（b）相量圖（1）保護的閉鎖角和動作角op（2）當 k 點發生三相短路時。兩側保護能否同時動作，如果不使其發生相繼動作，線路的長度應限制

36、在多少？（3）當 k 點發生不對稱短路時，不使保護發生相繼動作的線路的最大長度為多少（計算時可不計1i的影響，并取裕度度角15yd）解： （1）閉鎖角等于電流互感器誤差角ta，保護裝置本身的誤差角15p，輸出線角差6100l和裕度角yd之和，即=ta+p+yd+6100=40071515661100動作角p即0119op（2）當 k 點發生三相短路時，m 側保護的測量角40080715680715610224126100100ml8071561022478100nlmax119102100283.36lkm由圖 811（b）電勢和電流相量圖可知線路兩端電流相位mi和n

37、i相差80電角差，再考慮電流互感器誤差和保護裝置本身誤差7和15信號傳播過程中可引起角度差6100l， 可知 m 端電力系統繼電保護習題解答第46章第- 70 -頁測量角126119mop， m 端保護不能動作，而n 端測量角78119nop故 n端保護可動作，同時停止發信機發出高頻閉鎖信號，n 端停信后， m 端發信機只能收到自己所發高頻信號，這個信號是間斷的，所以m 端保護也立即跳閘，出現相繼動作而同時跳閘。線路長度應限制在283.3km 之內，可以不發生相繼動作。（3）在 k 點發生不對稱短路時，線路兩端操作電流12iki（ k=68,1i影響可忽略，主要考慮2i的影響）的相位差僅由線路

38、兩端阻抗角，電流互感器誤差和保護裝置的角度決定，即400907071566426119100100100mopllmax1194210012836lkm所以當 k 點發生不對稱短路時，不使保護發生相繼動作的線路最大長度maxl=1283km。第 5 章 輸電線路的自動重合閘思考題與習題解答5-1 電網中重合閘的配置原則是什么? 答:規定自動重合閘配合的原則是（1）1kv 及以上架空線路及電纜與架空混和線路,在裝設斷路器的條件下,當用電設備允許且無備用電源自動投入時,應裝自動重合閘裝置; （2）旁路斷路器和兼作傍路母聯短路器或者分段短路器,應裝設自動重合閘裝置; （3）低壓側不帶電源的降壓變壓器

39、,可裝設自動重合閘裝置; （4）必要時 ,母線故障也可以采用自動重合閘裝置. 5-2 自動重合閘的基本類型有哪些?它們分別用于什么網絡? 答:自動重合閘按其功能可分為三種類型,即三相重合閘 ,單相重合閘和綜合重合閘. （1）110kv 及以下電壓等級的系統單側電源線路,一般采用三相一次重合閘；（2）220kv、110kv 及以下電壓等級雙電源線路用合適方式的三相自動重合閘能滿足系統穩定和運行要求的 ,可采用三相自動重合閘；（3）330500kv線路，一般采用綜合重合閘裝置；（4）220kv 線路采用各種方式三相自動重合閘不能滿足系統穩定和運行要求時可采用綜合重合閘裝置；（5）雙電源220kv

40、及以上電壓等級的單回路聯絡線,適合采用單相重合閘; （6）主要的110kv 雙電源單回路聯絡線,采用單相重合閘為電網安全運行效果顯著時,可采用單相重合閘5-3 試比較單相重合閘與三相重合閘的優缺點？答：經比較兩種重合閘的優缺點如下：(1)使用單相重合閘時會出現非全相運行，除縱聯保護需要考慮一些特殊問題外，對零序電流保護和整定點配合產生很大影響，也使中，短線路的零序電流不能充分發揮作用。例如，一般環電力系統繼電保護習題解答第46章第- 71 -頁網三相重合閘線路的零序電流i段保護都能繼續動作，即在線路一側出口單相接地而三相跳閘后，另一側零序電流立即增大并使其i段保護動作。利用這一特點，即使線路縱

41、聯保護停用，配合三相快速重合閘，仍然保持較高的成功率。但單獨使用單相使用重合閘時，這個特點就不存在了，而且為了考慮非全相運行，往往需要提高零序電流i段保護的啟動值，零序電流ii段保護的靈敏度也相應降低，動作時間可能增大。(2)使用三相重合閘時，各種保護的出口回路可以直接動作于斷路器，使用單相重合閘時，除了本身有選相能力的保護外，所有縱聯保護，相間距離保護，零序保護等，都必須經單相重合閘選相元件控制才能動作于斷路器(3)當線路發生單相接地，進行三相重合閘時，會比單相重合閘產生較大操作過電壓。這是由于三相跳閘，電流過零時斷電，在非故障相上會產生相當于相電壓峰值的殘余電壓，而重合閘的斷電時間較短，上

42、述非故障相的電壓變化不大，因而在重合閘時產生較大的操作過電壓，而當使用單相重合閘時,重合的故障相電壓一般只有17%左右（由于線路本身電容分壓產生），因而沒有操作過電壓問題，然而從較長時間在110kv 及 220kv 電網采用三相重合閘運行情況看，對一般中，短線路操作過電壓方面的問題并不突出。(4)采用三相重合閘時，最不利的情況是有可能重合閘三相短路故障上，有的線路經穩定計算認為必須避免這種情況時，可以考慮在三相重合閘中增設簡單的相間故障判別元件。使它在單相故障時實現重合，在相間故障時不重合。5-4 電力系統的自動重合閘的基本要求是什么? 答:電力系統的自動重合閘的基本要求是(1) 動作迅速 ;

43、 (2) 手動跳閘時不應該重合,手動合閘于故障線路時,繼電保護動作使斷路器跳閘后,不應重合 ; (3) 不允許多次重合; (4) 動作后自動復歸; (5) 用不稱原則啟動; (6) 與繼電保護裝置配合. 5-5 電力線路為什么要裝設自動重合閘裝置? 答: 在電力線路 (架空線路 )中瞬時性故障約占故障次數80%90% ， 當故障被切除后,電弧熄滅 ,故障點去游離,絕緣強度恢復到故障前的水平,此時若能在線路斷路器斷開后再進行一次重合閘即可恢復供電 ,從而提高了供電可靠性,采用自動重合閘,可以快速重合 ,提高了電力系統的穩定性. 5-6 單相重合閘中選相元件的作用和類型是什么? 答:單相重合閘中選

44、相元件的作用是線路發生單相接地短路時,選出故障相 .選相元件按電網接線和運行特點有以下幾個類型: (1) 相電流選相元件; (2) 相電壓選相元件; (3) 阻抗選相元件; (4) 相電流差突變量選相元件. 5-7 綜合重合閘的接地選相元件中為什么要加入零序電流補償? 答: 選相元件加入零序電流補償構成判別元件,由零序電繼電器kaz構成判別元件,當發生相間短路時 ,判別元件不動作,當發生接地短路時,判別元件啟動 . 電力系統繼電保護習題解答第46章第- 72 -頁5-8 為什么重合閘有前加速和后加速,為什么有的網絡中采用后加速的方式工作? 答:重合閘 ” 前加速 ” 是指當線路發生短路故障時,

45、第一次由無選擇性電流速斷保護瞬間切除故障,第二次繼電保護動作按有選擇性方式切除故障. 自動重合閘 ” 后加速 ” 是指線路發生短路故障時,繼電保護先有選擇性的切除故障，然后重合閘 ,如果是瞬間性故障則合閘成功,恢復供電 ,如果是永久性故障則第二次無選擇性的切除故障,加速切除故障 ,縮短了停電時間,提高了供電可靠性. 采用 ” 后加速 ” 保護 ,是按繼電保護有選擇性的切除故障,這與原繼電保護方案相同,這時如果重合閘裝置出現故障也不會對線路保護造成影響,可以正常工作,如果用前加速,則先按無選擇性瞬間時跳閘 ,重合閘裝置出故障則使線路保護不能正常工作。5-9 單相自動重合閘動作時間應考慮那些因素?

46、 答:1、單側電源線路三相自動重合閘的時限選擇（1）重合閘動作時間選擇,從減少停工時間考慮,aar 動作時間越短越好,實際上要考慮2 個條件 : 1) aar 動作時限必須大于故障點去游離的時間,使故障點絕緣恢復到故障前的水平. 2) aar 動作時限必須大于斷路器及其操作機構準備好重合閘的時間,包括斷路器觸頭周圍介質絕緣強度恢復及滅弧室充滿油的時間,以及操作機構恢復原位做好重合閘的時間.一般情況下 ,斷路器及其操作機構準備好的合閘時間大于故障點介質去游離的時間,因此 , aar 動作時間只是按第2條考慮即可對于不對應啟動方式aarossttt（5 1）對于繼電保護啟動方式aarossofft

47、ttt（52）式中ost操作機構準備好合閘時間,對電磁操作機構取0.30.5s; ,offstt 斷路噐跳閘時間與儲備時間,st取 0.30.4s 對于裝置在單相電源環型網絡或并列運行的平行線路上的自動重合閘裝置,其動作時間限制不應該大于線路對側可靠切除時間,即.max.min.aar mp np moff noff mon non mtttttttt（53）式中.aar mtm側自動重合閘動作時間；.max.min,p np mttn 側(對側 ),線路 m 側(本側 )保護最大 ,最小動作時間；.,off noff mtt線路 n側、 m側斷路器的跳閘時間；.,on non mtt線路 n

48、 側,m 側斷路器合閘時間t時間裕度 ,取 0.50.7s 為可靠切除瞬時性故障;提高系統成功率,單端電源線路重合閘動作時限aart要大于等于電力系統繼電保護習題解答第46章第- 73 -頁0.8s,一般取 0.81s. （2）重合閘復歸時限重合閘復歸時間是電容c 充電到中間繼電器km 起動電壓的時間,整定時應考慮；1）必須保證重合到永久性故障時,由最長時間段保護裝置以.maxpt切除故障時 ,斷路器不會再次重合閘 ,確保只重合一次,即.maxaar repoffonaartttttt（54）式中.aar ret重合閘復歸時間2）當重合成功后,準備好再一次動作時間,不小于斷路器第二次跳合閘時間

49、,以確保斷路器切斷能力的恢復 ,一般要求.1015aar rets,可取.1520aar rets。(3)后加速繼電器kac 復歸時間kactkacponoffsttttt（55）式中pt、st線路保護裝置動作時限與儲備時間；,o no f ftt斷路器合閘時間與跳閘時間2,雙側電源線路自動重合閘時間(1)無壓側 (設 n 側為無壓側 ) 1) 低電壓繼電器動作電壓最低電壓繼電器動作電壓按靈敏系數不小于2 整定 ,一般取 0.5 倍的額定電壓. 2)重合閘動作時限按兩側斷路器不同時跳閘條件整定,即.max.min.aar np mp noff moff nylon ntttttttt（56）式

50、中.a a r ntn 側自動重合閘時間; .max.min,p mp nttm 側最大保護時限，n 側最小保護時限；ylt故障點去游離時間；.on nt線路 n 側斷路器的合閘時限(2)同步側 (設 m 側為同步側 ) 1) 重合閘動作時限仍按兩側qf 不同時跳閘條件整定,即.max.min.aar np np moff noff mylon mtttttttt（57）式中符號意義見式(9 一 6) 2) 同步檢測繼電器動作角.op ky整定電力系統繼電保護習題解答第46章第- 74 -頁同步檢查繼電器ky 的動作角.op ky根據設備允許通過的沖擊電流周期分量和時間aart進行整定,要求同

51、步側的重合閘動作,必須有.aar mkytt即.1reaar mop kyskt（88）在臨界情況下,如圖 5-1 所示 ,2 點發出重合閘脈沖,經斷路器的合閘時間后,在 3 點斷路器觸頭閉合 ,此時實際相量角差為3,顯然3.op kyre ky mt在3角下合閘 ,通過設備的沖擊電流不得超過允許值 ,即.2sin2dsh aleiz所以1.32sin2sh aldize（59）或1.2sin2sh alop kys ko mdizte式中.sh ali設備允許通過的沖擊電流周期分量; z系統綜合次暫時抗; de兩側次暫態電勢(.dd md neee) 計及式 (9-8) ,整理后得1.2si

52、n211sh aldop kyko mreaar mizetkt（510）無壓側同步繼電器動作角的整定,可類似進行 .。電力系統繼電保護習題解答第46章第- 75 -頁圖 5-1u與角的關系曲線5-10 什么叫自動重合閘不對應啟動原則? 答:自動重合閘不對應啟動原則是指采用控制開關位置和斷路器位置不對應原則啟動重合閘裝置,對綜合自動重合閘,宜采用不對應原則和保護同時啟動。5- 11 手動重合到永久性故障線路上,重合閘為什么不動作? 答: 手動合閘到永久性故障線路上,qf 在 aar動作后再次跳開,這叫時雖然跳閘位置繼電器kct 和時間繼電器又重新起動,但中間繼電器km 不能啟動 ,因為電容c

53、兩端電壓尚未充電到km動作值 ,而且持續時間再久，c 的兩端也不會充到km 動作值 .（由43.4rm和 km 電壓繞組電阻 2.1k分壓決定）。512 快速自動重合閘為什么對電力系統穩定有利? 答: 快速自動重合閘從短路開始到重新合上斷路器的整個時間大約為0.50.6s,在這樣短的時間內兩側電源電動勢角來不及擺開到危及系統穩定的破壞角度,故能保持系統的穩定,恢復正常運行。513 自動重合閘主要構成部件有哪些?各起什么作用 ? 答:不管是電磁型,晶體管型 ,還是集成電路型的三相一次自動重合閘裝置一般主要由啟動元件,延時元件 ,一次合閘脈沖元件和執行元件4 部分組成 .啟動元件的作用是當斷路器跳

54、閘后,使重合閘的延時元件啟動.延時元件是為了保證斷路器跳閘之后,在故障點有足夠的去游離時間和斷路器及其傳動機構能夠恢復準備再次動作的時間.一次合閘沖元件用來保證重合閘裝置只能重合一次.執行元件則是將重合閘動作信號穿送至合閘電路和信號回路,使斷路器重新合閘,并發信號讓值班人員知道自動重合閘已動作。5-14 哪些情況下需要對重合閘進行閉鎖？答：當高壓斷路器的氣壓或液壓下降至不允許斷路器重合時，應將重合器閉鎖，使其不能發出重合閘脈沖。如在重合閘過程中，氣壓或液壓下降至低于允許合閘值，則應能保證重合閘動作的完成。電力系統繼電保護習題解答第46章第- 76 -頁5-15 試說明綜合重合閘中m、n、q、r

55、 個端子的作用。答：在綜合重合閘裝置中，為了滿足與各種保護之間的配合，一般設置四個端子，即m、n、q、r 端子。（1）m 端子接非全相運行中可能誤動作的保護，如距離保護?、ii 段和零序電流保護?、ii 段。在非全相運行中當不采用其他措施時，應將這些保護閉鎖。（2）n 端子接非全相運行中仍然繼續工作的保護，如相差高頻的保護。（3）q 端子接入的保護，無論什類型的故障，都必須切除三相。然后進行三相重合閘保護，如母線保護。（4）r 端子接入的保護只要求直跳三相斷路器，而不再重合閘的保護，如長延時的后備保護。5-16 裝設非同步重合閘限制的條件是什么？答：裝設非同步重合閘限制的條件是：（1）當線路兩

56、側電源電勢之間的相角差為180合閘時，所產生的最大沖擊電流不超過規定的允許值。 當線路兩側電源電勢的幅值相等時，所出現的最大沖擊電流的周期分量為2sin2eiz（2）采用非同步重合閘后，在兩側電源由非同步運行拉入同步的過程中系統處在振蕩狀態，在振蕩過程中對重要負荷影響要小；對繼電保護的影響也必須采用躲過的措施。5-17 潛供電流的性質對aar 動作時間有什么影響？答：當線路故障相兩側斷路器跳閘后，由于非故障相與故障相之間存在電容與互感，雖然短路相電壓已經被切斷，但故障點弧光通道中仍然有一定的電流流過，這個電流稱為潛供電流。潛供電流是因為相間電容和互感影響由非故障相向故障點提供的。由于潛供電流的

57、影響，短路點處電弧不能很快熄滅，弧光通道去游離受到嚴重阻礙，重合閘只有在故障點電弧熄滅，絕緣強度恢復才能成功，因此，單相重合閘的動作時間必須考慮它們的影響。潛供電流越大，單相重合閘動作時間就越長。一般選擇單相重合閘動作時間比三相重合閘時間要長。5-18 選相元件的基本要求是什么？常用的選相方法有哪些？答：選相元件的基本要求是保證選擇性和靈敏性。常用選相元件有電流選相元件、低電壓選相元件、阻抗選相元件和相電流差突變量選相元件。常用的選相方法是由相電流差突變量繼電器構成選相元件。電力系統繼電保護習題解答第46章第- 77 -頁第 6 章 變壓器保護思考題與習題的解答6-1 電力變壓器在不正常工作狀

58、態和可能發生的故障有哪些？一般應裝哪些保護？答：變壓器的故障可分為油箱內部故障和油箱外部故障。內部故障有繞組的相間短路，繞組的匝間短路，直接接地系統側的接地短路。外部故障有油箱外部絕緣套管，引出線上發生相間短路或一相接地短路。變壓器不正常工作狀態有過負荷；外部短路引起的過電流；外部接地引起的中性點過電壓；繞組過電壓或頻率降低引起的過勵磁；變壓器油溫升高和冷卻系統故障等。6-2 差動保護時不平衡電流是怎樣產生的？答：差動保護時不平衡電流產生的原因是：（1）變壓器正常運行時的勵磁電流引起的不平衡電流；（2）變壓器各側電流相位不同引起的不平衡的電流；（3）由于電流互感器計算變比與選用變比不同而引起的

59、不平衡電流；6-3 變壓器勵磁涌流有哪些特點？變壓器差動保護中防止勵磁涌流的影響的方法有哪些? 答：當變壓器空載投入和外部故障切除電壓恢復時，可能出現數值很大的勵磁涌流，這種暫態過程中出現的變壓器勵磁電流稱為勵磁涌流。勵磁涌流可達68 倍額定電流。勵磁涌流的特點是：（1）包含有很大成份的非周期分量，約占基波的60%，涌流偏向時間軸的一側；（2）包含有大量的高次諧波，且以二次諧波為主，約占基波的30%40%以上；（3）波形之間出現間斷角，間斷角可達80 度以上；根據勵磁涌流的特點，目前變壓器差動保護中防止勵磁涌流影響的方法有：（1）采用具有速磁飽和鐵芯的差動繼電器；（2）利用二次諧波制動而躲開勵

60、磁涌流；（3）按比較間斷角來監督內部故障和勵磁涌流的差動保護。6-4 變壓器比率制動的差動繼電器制動繞組的接法原則是什么？答： bch1 型差動繼電器的制動繞組應接入哪一側，遵循的原則是要保護外部短路的制動作用最大，而內部短路的制動作用最小。據此，對雙繞組變壓器，制動繞組應接入無電壓或小電源側。對于三繞組變壓器，當三側都有電源時，一般將繼電器制動繞組接于穿越性短路電流最大的一側，使外部故障時，制動繞組有最大的制動作用。對于單側或雙側電源的三繞組變壓器，制動繞組一般接于無電源的那一側以提高變壓器內部故障的保護的靈敏性。6-5 試述變壓器瓦斯保護的基本工作原理，為什么差動保護不能代替瓦斯保護？答：